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      阿湯哥的空難體驗:失重飛機帶你置身外太空

      出品:科普中國

      制作:中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心失重實驗中心

      監(jiān)制:中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)中心

      還記得《碟中諜5》里湯姆·克魯斯徒手扒飛機的場面嗎?在最近上映的《新木乃伊》里他又跟飛機杠上了!這次我們阿湯哥遇到了罕見的空難,飛機直接從高空墜落還沒有降落傘!比起徒手扒飛機真是不知道哪個更驚險呢!

      據(jù)了解,空難鏡頭并不是在綠幕中完成的特效,為了讓影片看起來更真實,湯姆·克魯斯堅持在真實的高空飛行環(huán)境下拍攝,可饒是金主爸爸們再有錢,也不可能斥巨資去外太空溜一圈啊!這時候我們的失重飛機A310 ZERO-G就要大顯身手了!可這失重飛機究竟為何物?下面就由中國科學(xué)院空間與技術(shù)中心失重實驗中心帶我們開開眼!

      失重飛機是目前除空間站、空間實驗室及載人飛船外,唯一可獲得失重環(huán)境的載人飛行平臺。它通過連續(xù)進行拋物線飛行動作在機上產(chǎn)生失重和超重環(huán)境,能夠模擬太空失重、月球低重力及火星低重力,以及超重等環(huán)境。

      那么飛機上的失重和超重是如何產(chǎn)生的?

      首先,我們要明白,失重可不是指失去重力,而是當物體處于失重狀態(tài)時除了自身重力(地球引力)外,不會受到任何外界重力場影響,也就是說失去的是來自于其它物體的支撐而不是重力。

      失重飛機的原理便是這樣——失重飛機每次飛行時可以連續(xù)進行十幾次的拋物線飛行在每個拋物線飛行時,出現(xiàn)超重-失重-超重的變化。

      A310 ZERO-G飛至約6000米高空,駕駛員加速飛機至825km/h并拉起飛機至爬升狀態(tài),經(jīng)歷約20s的1.8g的超重狀態(tài)飛機爬升到50°,駕駛員迅速減小油門至平衡空氣阻力大小,以580km/h的速度繼續(xù)爬升,歷時22s的失重在這時開始。

      到達最高點8500高空后飛行速度減至最小約370km/h并轉(zhuǎn)為俯沖,當俯沖至角度42°,結(jié)束失重。

      駕駛員再次加速拉起飛機至平飛,即再次進入約20s的超重,至完全平飛后準備下一次拋物線飛行。

      失重飛機進行的拋物線飛行圖示

      拋物線飛行真的是飛的拋物線嗎?

      當假設(shè)飛機所受地球引力是均衡的平行豎直向下時,失重飛機進入失重狀態(tài)的軌跡可以近似模擬為拋物線。

      然而,地球引力場并不是平行豎直向下而是徑向的,所以將地球和飛機按照經(jīng)典天體力學(xué)中的二體問題來考慮能更準確的模擬失重飛機進入失重狀態(tài)的軌跡。

      經(jīng)研究,飛機進入失重狀態(tài)之后的軌跡更近似于以地球質(zhì)心為焦點之一的橢圓軌道遠地點末端的一段圓弧。

      失重飛機有啥用?

      由于失重飛機可提供載人失重環(huán)境,并具有準備周期短、實驗空間大,特別是支持常規(guī)地面科學(xué)實驗設(shè)備開展失重實驗等優(yōu)點,美國、俄羅斯、日本和歐洲長期利用拋物線飛行開展航天員訓(xùn)練,空間科學(xué)和應(yīng)用研究、空間設(shè)備和技術(shù)驗證等。近期也常常被利用到電影特效拍攝、失重體驗科教活動等。據(jù)悉,中國已經(jīng)出現(xiàn)了專業(yè)化的失重飛機體驗娛樂項目。

      原來,阿湯哥的空難鏡頭不是來自新木乃伊的詛咒,而是失重飛機的“功勞”??!不過這個堪比外太空失重的體驗著實誘人,小編也希望啥時候能體驗一把試試看,不如我們一起組個隊吧?!

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